高寒山区冰川河流剥蚀特征研究——以绒布河和科其喀尔河为例

作     者：赵艳霞 

作者单位：内蒙古大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕喜玺

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 0705[理学-地理学] 070501[理学-自然地理学] 

主      题：冰川河流 水化学 水沙关系 化学剥蚀 机械剥蚀 

摘      要：冰川河流是全球水循环的重要组成部分,对地球的水化学循环和泥沙输移有非常重要的意义。流域中各种物质的输送特征可以反映该地区的剥蚀特征和水文、地形、气候和冰川之间的相互作用机制。为了探究不同自然地理背景下冰川河流的剥蚀特征,本文选择位于青藏高原地区的绒布冰川河和西北干旱区的科其喀尔冰川河为研究对象,通过原位监测和统计分析方法,对两条冰川河流的水化学特征及其影响因素进行了分析,同时研究了水沙关系和输沙特征,进而对绒布河和科其喀尔河的剥蚀率进行估算,并针对岩性、气候、地形和冰川对总剥蚀率的影响进行了探讨。主要结论如下:(1)绒布河和科其喀尔河的水体均呈弱碱性,水体中HCO和Ca为优势离子,水化学类型为HCO﹒SO-Ca型水。水化学离子浓度季节性特征显著,在强烈消融期有一定的“稀释作用。岩石风化是水化学离子的主控因素,绒布河离子主要来自碳酸岩、硅酸岩和蒸发岩的水解,其次是含氟矿石的水解和当地人为活动的影响,而科其喀尔河水体离子主要来自含硫矿物的氧化及该过程促进的矿物水解,其次是钙盐的碳酸化。(2)在消融期,绒布河和科其喀尔河径流量呈现先升高后下降的趋势,径流模数分别为7.36×10 m/(km﹒yr)和6.82×10 m/(km﹒yr)。消融期两条河流的平均泥沙含量分别为316.51±12.34 mg/L和1217.51±1189.92 mg/L。分析两条冰川河流的水沙关系,结果表明将径流量分为上升和下降两个阶段后,回归效果显著改善,并由此得到输沙量分别为55.85×10 t和97.95×10 t,输沙模数分别为200 t/(km﹒yr)和890 t/(km﹒yr)。(3)绒布河化学剥蚀率、机械剥蚀率和总剥蚀率分别为22 t/(km﹒yr)、200 t/(km﹒yr)和222 t/(km﹒yr),科其喀尔河分别为51 t/(km﹒yr)、890 t/(km﹒yr)和941 t/(km﹒yr)。二者的机械剥蚀率分别占总剥蚀率的90.0%和94.58%,且化学剥蚀率与机械剥蚀率之间显著相关(R=0.676,p=0.006),化学剥蚀率随着机械剥蚀率的增大而增大,但是也会受其限制。利用机械剥蚀率计算了化学剥蚀率,其结果分别为51 t/(km﹒yr)和153 t/(km﹒yr),均大于实际值,并且二者机械剥蚀率与化学剥蚀率的比值(P/C)较大(分别为9.09和17.45)。岩性、气候、地形与冰川覆盖度等因素都是造成总剥蚀率差异的主要因素。